專利名稱：使用對(duì)被緩存的接收和發(fā)送樣本段的互相關(guān)而確定抵消濾波器系數(shù)的回聲抵消的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信鏈路上的信號(hào)質(zhì)量測(cè)量，具體地涉及對(duì)干擾的檢測(cè)。
更具體地，本發(fā)明涉及檢測(cè)由于在第一信道上所發(fā)送的信號(hào)而在第二信道上所產(chǎn)生的雜散信號(hào)，這種情形通常被稱為“串音”。雜散信號(hào)一旦被檢測(cè)到便可被測(cè)量和抵消。
本發(fā)明特別適合于檢測(cè)回聲。這種情況出現(xiàn)在雙向電信鏈路上。沿第一方向行進(jìn)的信號(hào)產(chǎn)生沿相反方向行進(jìn)的雜散信號(hào)。如果該雜散信號(hào)返回到原先的信號(hào)源處，那么它就作為回聲出現(xiàn)。
回聲效應(yīng)可以由幾種方式引起。它可以由于在電話耳機(jī)和聽筒之間的聲音反饋而發(fā)生。它可以由于由阻抗失配引起的反射而發(fā)生。它可以由于在4線到2線混合點(diǎn)中的路徑之間的交叉耦合而發(fā)生，這些混合點(diǎn)是在來自電話終端的雙線連接點(diǎn)上所載送的雙向業(yè)務(wù)被分開進(jìn)到兩個(gè)單獨(dú)的信道(所謂的4線連接點(diǎn))的地點(diǎn)。本發(fā)明適合于檢測(cè)在系統(tǒng)中的沿兩個(gè)方向的信號(hào)是在兩個(gè)單獨(dú)的信道上被載送的地點(diǎn)處的回聲效應(yīng)。
任何這樣的回聲效應(yīng)的結(jié)果是講話者收聽到被短時(shí)間延時(shí)的他自己的話音。延時(shí)大小主要決定于信號(hào)必須行進(jìn)的距離，而信號(hào)處理的延時(shí)只有較小的貢獻(xiàn)。在洲際電話的情況信號(hào)所走的距離可以引起很容易被觀察者檢測(cè)出的延時(shí)在地球上一點(diǎn)和它的對(duì)踵點(diǎn)之間的在地球表面上的來回距離是40000公里(大約是140光毫秒，由于陸上通訊線不一定走最短的路由，實(shí)際距離還大于此值)。地球表面上兩點(diǎn)之間經(jīng)過靜止衛(wèi)星的來回距離大約為1/2光秒(150000公里)。國際電話轉(zhuǎn)接和其它網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)甚至?xí)斐筛L的路徑。
這種量級(jí)的以及令人煩惱的延時(shí)也使講話者發(fā)現(xiàn)將不可能繼續(xù)講話而為難。因此，希望檢測(cè)出何時(shí)出現(xiàn)回聲以便采取補(bǔ)救措施。這種補(bǔ)救行動(dòng)可包括不再使用故障電路直到它可被修好為止，或限制故障電路只被用于回聲造成很少問題的情況，例如短距離電話(此時(shí)距離太短而不會(huì)帶來麻煩)，或用于單向傳輸，例如傳真?zhèn)鬏?。也有一些通過把回聲信號(hào)和從去向信號(hào)得出的互補(bǔ)信號(hào)進(jìn)行人工組合，以產(chǎn)生零輸出而抵消回聲信號(hào)的方法。然而，所有這些系統(tǒng)都需要提前知道，存在回聲以及回聲特征的某些內(nèi)容，主要是回聲延遲時(shí)間和回聲衰減。
可以知道，為了檢測(cè)回聲的存在，在電信鏈路上發(fā)送測(cè)試信號(hào)。這種系統(tǒng)只能在當(dāng)前不在使用的線路上被使用，因?yàn)榫€路上的業(yè)務(wù)會(huì)干擾對(duì)測(cè)試信號(hào)回聲的檢測(cè)。也可知道，利用訓(xùn)練有素的觀察者來監(jiān)測(cè)實(shí)際對(duì)話，但這種方法是費(fèi)人力的，帶有人為的主觀性，并且也牽連到講話人的隱私權(quán)。
已經(jīng)知道一些在業(yè)務(wù)中進(jìn)行而不侵入的測(cè)量系統(tǒng)，它使用最小均方(LMS)自適應(yīng)濾波器系統(tǒng)來測(cè)量從傳送的沖擊響應(yīng)得出的延時(shí)和回聲強(qiáng)度?，F(xiàn)代的數(shù)字信號(hào)處理器可支持大約650個(gè)濾波器系數(shù)對(duì)于8KHz的采樣速度，這相當(dāng)于能檢測(cè)約80ms的回聲路徑的最大值。
為了藉利用這種沖擊響應(yīng)方法檢測(cè)更長的回聲路徑，或者必須降低采樣速率，這就降低了從任一個(gè)樣值得出收斂的響應(yīng)的可能性，或者必須把濾波器系數(shù)的個(gè)數(shù)增加到超出上述的實(shí)際限制范圍。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了用于具有第一和第二信道的電信鏈路的干擾檢測(cè)系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括用于監(jiān)測(cè)在第一信道上行進(jìn)的信號(hào)的第一監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)在第二信道上行進(jìn)的信號(hào)的第二監(jiān)測(cè)裝置，以及包括比較裝置，用于比較在一個(gè)或多個(gè)延時(shí)周期內(nèi)由第一和第二檢測(cè)裝置所監(jiān)測(cè)的信號(hào)，以便鑒別信道之間的干擾的存在，其中比較裝置被安排來鑒別由第一和第二監(jiān)測(cè)裝置所監(jiān)測(cè)的信號(hào)之間的互相關(guān)。本發(fā)明也擴(kuò)展到結(jié)合使用這樣的檢測(cè)系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，以及包括這樣的檢測(cè)系統(tǒng)在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了檢測(cè)在具有第一和第二信道的電信鏈路的信道之間的干擾的方法，此方法包括以下步驟監(jiān)測(cè)在第一信道上行進(jìn)的信號(hào)，監(jiān)測(cè)在第二信道上行進(jìn)的信號(hào)，以及比較在一個(gè)或多個(gè)延時(shí)周期內(nèi)的信號(hào)以便鑒別在信道之間的干擾的存在，其中此方法包括鑒別由第一和第二信道所載送的信號(hào)之間的互相關(guān)。
本發(fā)明在一個(gè)方面包括具有多個(gè)通信信道和上面所限定的干擾檢測(cè)系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，干擾檢測(cè)系統(tǒng)的第一和第二檢測(cè)裝置被安排來監(jiān)測(cè)一對(duì)或多對(duì)通信信道。
通過使用互相關(guān)方法，有可能比較信號(hào)的短樣本，而不是由自適應(yīng)濾波器所需要的長行程(passage)。這就減少了處理時(shí)間，也允許具有預(yù)定特征的短的信號(hào)樣本潛在地適合于所要使用的回聲檢測(cè)。在優(yōu)選的設(shè)備中，具有這種特征的信號(hào)在第一信道上被檢測(cè)，被選擇信號(hào)段用來和由第二信道所載送的信號(hào)進(jìn)行嘗試的相關(guān)，所選擇的信號(hào)段的長度相應(yīng)于預(yù)定特征的持續(xù)時(shí)間。
通過把樣本長度做成和特征單元的持續(xù)時(shí)間相一致，作出正確相關(guān)的機(jī)會(huì)得以改進(jìn)，因?yàn)闃颖驹介L，作出錯(cuò)誤相關(guān)的可能越少，而不用浪費(fèi)地嘗試對(duì)于不包含特征單元的信號(hào)部分作相關(guān)。
優(yōu)選地，選擇裝置被安排來選擇信號(hào)段，使其鑒別的特征的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)定的最小值。
通過選擇這樣的用于分析的特征信號(hào)，增加了許多進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。首先，可供使用的處理容量藉助于只集中到很可能產(chǎn)生很強(qiáng)的互相關(guān)的信號(hào)樣本上而可被很有效地使用，允許監(jiān)測(cè)很寬范圍的延時(shí)。也避免了由低電平白噪聲所造成的虛假相關(guān)。
所要被鑒別的信號(hào)特征可包括信號(hào)強(qiáng)度，或者可以是和人的語言有關(guān)的特征。因?yàn)樾盘?hào)特征特性被監(jiān)視和被相關(guān)，所以這些特征也可被用來決定干擾現(xiàn)象的其它特征。
在優(yōu)選的設(shè)備中，比較裝置包括多個(gè)互相關(guān)裝置，每個(gè)互相關(guān)裝置對(duì)于不同的延時(shí)周期執(zhí)行互相關(guān)；以及延時(shí)測(cè)量裝置，用于從互相關(guān)裝置的輸出來確定干擾信號(hào)中的延時(shí)大小。
本發(fā)明可被用來監(jiān)測(cè)在通信系統(tǒng)的任意兩個(gè)信道之間的干擾，但在發(fā)送和接收路徑是分開的情況下，特別適合于回聲檢測(cè)，例如傳統(tǒng)的4線模擬電話，數(shù)字電話，寬帶應(yīng)用，雙工無線系統(tǒng)(時(shí)分或頻分)或異步轉(zhuǎn)移方式(ATM)等。因此，對(duì)于與干擾檢測(cè)系統(tǒng)相連的通信系統(tǒng)中的信道對(duì)或多個(gè)信道對(duì)來說，最好各包括雙向通信鏈路，該系統(tǒng)被安排成可檢測(cè)回聲。
本發(fā)明通過把幾個(gè)樣本存儲(chǔ)在分開的存儲(chǔ)器中和分開地處理每個(gè)樣本，允許同時(shí)監(jiān)視很大范圍的延時(shí)周期。在典型情形下，可找到兩個(gè)不同的回聲延時(shí)周期，這取決哪個(gè)通話人在講話。
本系統(tǒng)可被用來把輸入提供給回聲抵消器?；芈暤窒靼雅c在去向路徑上的信號(hào)相應(yīng)的抵消信號(hào)加到返回路徑，該信號(hào)具有相應(yīng)于回聲的延時(shí)和衰減，但相位與回聲的相反。對(duì)于已知的回聲抵消器所遇到的一個(gè)問題是，虛假相關(guān)會(huì)使在不需要抵消信號(hào)的地方插入一抵消信號(hào)，這造成了它自身的回聲效應(yīng)。此問題可藉助于從由延時(shí)和/或衰減測(cè)量裝置得出的預(yù)定數(shù)目的、其互相之間的差值小于預(yù)定值的測(cè)量值來確定滾動(dòng)平均(rolling average)而避免。與真實(shí)回聲有不同的衰減和延時(shí)的個(gè)別虛假相關(guān)的影響因而被最小化了。
在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中可以有多個(gè)干擾檢測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)和各個(gè)信道對(duì)有關(guān)，以及有一個(gè)或多個(gè)用于把抵消信號(hào)引入到檢測(cè)干擾的信道中的裝置。通過這樣地安排系統(tǒng)，可使抵消器數(shù)目減少，即把抵消器動(dòng)態(tài)地分配給檢測(cè)干擾或最嚴(yán)重干擾的那些信道對(duì)。
本系統(tǒng)可包括語音方向測(cè)定裝置，它包括用于測(cè)量在哪個(gè)信道上出現(xiàn)具有被監(jiān)測(cè)的特征的最長信號(hào)段的裝置。因此，來向信號(hào)的特征的特性可被用來鑒別兩個(gè)通話者中的哪一個(gè)在講話，以及從而哪條路徑對(duì)于回聲信號(hào)來說是應(yīng)當(dāng)被監(jiān)視的，這樣就使處理工作的開銷減少到二分之一。
延時(shí)長度可被用來幫助定出回聲源的位置，因?yàn)檩^長的延時(shí)由離得更遠(yuǎn)的設(shè)備造成或者由于有較多的中間處理單元。在通話路由是已知的情況下，網(wǎng)絡(luò)操作員可藉此鑒別有故障的設(shè)備。當(dāng)然，在某些情況下，通話可以是兩個(gè)操作員之間的互相連接，且一個(gè)操作員可能不知道另一個(gè)操作員網(wǎng)絡(luò)中的路由。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)操作員通過使用本發(fā)明的回聲檢測(cè)系統(tǒng)，無論如何可從回聲延時(shí)的長度鑒別出該回聲是由它自己的網(wǎng)絡(luò)所造成的還是由另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)造成的，以及因而補(bǔ)救措施是否在他自己的能力范圍以內(nèi)。
現(xiàn)在將參照附圖僅以例子的方式來描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1表示包括按照本發(fā)明的回聲檢測(cè)器的簡(jiǎn)單的電話網(wǎng)絡(luò)。
圖2表示圖1的結(jié)合使用回聲抵消器的回檢測(cè)器的一個(gè)實(shí)施例的各種不同單元。
圖3表示結(jié)合使用按照本發(fā)明的回聲檢測(cè)器的回聲損耗測(cè)量系統(tǒng)。
圖1表示簡(jiǎn)化的電話網(wǎng)絡(luò)，它的兩個(gè)終端1和2通過各自的4線/2線混合器3，4連接到電話干線鏈路，該干線鏈路具有第一路徑5(從混合器3到混合器4)和以反方向的第二路徑15。非侵入的測(cè)量裝置6被連接在沿路徑5和15上的某個(gè)位置，該測(cè)量裝置將在下面更詳細(xì)地予以描述。裝置6被連接到第一路徑上的點(diǎn)X和第二路徑15上的點(diǎn)Y。圖2更詳細(xì)地表示圖1的回聲檢測(cè)器。信號(hào)分別從路徑5，15上的抽頭點(diǎn)X，Y分別地被饋送到各自的緩存器8，18，因而就送到各自的預(yù)處理單元9，19。預(yù)處理單元9，19饋送到語音方向分類單元11。測(cè)量單元10接收來自數(shù)據(jù)緩存器8，18、預(yù)處理單元9，19和方向分類單元11的輸入，以及把輸出提供給后處理單元12，后者又把輸出提供給兩個(gè)回聲抵消單元7，17中的一個(gè)或另一個(gè)，后者也接收來自各自的數(shù)據(jù)緩存器8，18的輸入?；芈暤窒?，17分別通過在抽頭位置X，Y的下游的各自的組合器13，14把輸入提供到路徑15，5。
圖3表示可利用按照本發(fā)明的裝置的輸出的回聲損耗計(jì)算裝置。
兩個(gè)信號(hào)X，Y被輸入到語音分類器11，它如圖2所示的那樣鑒別哪個(gè)信號(hào)是入射信號(hào)和哪個(gè)信號(hào)是反射信號(hào)，以及控制開關(guān)36，37把入射信號(hào)饋送給輸入端21，把反射信號(hào)饋送給輸入端30。
入射和反射信號(hào)通過緩存器8，18被饋送給處理器10，如圖2所示，及處理器10的輸出被饋送給大容量延時(shí)緩存器22。
在輸入端21的入射信號(hào)被輸入到緩存器22，以便把它延時(shí)一段相應(yīng)于由后處理器12所確定的回聲延時(shí)的時(shí)間周期，產(chǎn)生延時(shí)的輸入23。然后把兩個(gè)信號(hào)饋送到各個(gè)修改器26，27，在其中把信號(hào)加權(quán)，以產(chǎn)生修改的延時(shí)輸入信號(hào)28和修改的反射信號(hào)31。加權(quán)因子由監(jiān)視延時(shí)的入射信號(hào)23的分析單元24得出。然后把修改的輸入信號(hào)28饋送到數(shù)字模擬濾波器(DAF)29。濾波器29的輸出32在比較器35中和修改的反射信號(hào)30相比較，以產(chǎn)生誤差信號(hào)33，它被送回到DAF29。DAF29的濾波器數(shù)值可在輸出端34被讀出，以便允許由計(jì)算器38計(jì)算回聲損耗。
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的運(yùn)行?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，當(dāng)沿第一路徑5行進(jìn)，目的地是去終端2的信號(hào)的一部分在混合器4處被反射并在第二路徑15上返回時(shí)，就可造成回聲。這個(gè)信號(hào)將被終端1的用戶，也就是原先的講話人聽到。同樣地，回聲可由混合器3造成，它把由終端2發(fā)出的信號(hào)反射回到使用該終端的講話人?；芈曇部捎稍谶h(yuǎn)端處在用戶耳機(jī)和話筒之間的聲音反饋造成。
由終端1的用戶察覺到的在去向信號(hào)和來向信號(hào)之間的延時(shí)主要由終端1與引起回聲的混合器4或其它單元之間的距離決定。同樣地，由終端2的用戶察覺到在去向信號(hào)和來向信號(hào)之間的延時(shí)主要由終端2與引起回聲的混合器3之間的距離決定。
裝置6通過分別被連接到路徑5，15的抽頭連接點(diǎn)X和Y而被連接到網(wǎng)絡(luò)，它借助于監(jiān)測(cè)兩條傳送信號(hào)的線路以及對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)，以鑒別先通過連接點(diǎn)X并再通過連接點(diǎn)Y(或反過來通過)的特征信號(hào)，從而檢測(cè)系統(tǒng)中回聲的存在。連接點(diǎn)X和Y是簡(jiǎn)單的低阻抗T-連接，允許在路徑5，15上傳送的信號(hào)由裝置6進(jìn)行監(jiān)視。通過測(cè)量在這些事件之間的延時(shí)，回聲源的距離可被得出例如由混合器4產(chǎn)生的回聲延時(shí)比由終端2產(chǎn)生的回聲延時(shí)小。而且，出現(xiàn)原先信號(hào)的路徑5或15鑒別了回聲的來波方向，藉此確定回聲源是在裝置6和第一終端1之間，還是在裝置6和第二終端2之間。
在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，在裝置6的每一側(cè)有幾個(gè)諸如混合器3，4那樣的元件，其中的任一個(gè)都可能是回聲源。
回聲檢測(cè)裝置6使用互相關(guān)技術(shù)來比較在反射和發(fā)送路徑上的語音?；ハ嚓P(guān)是信號(hào)處理中通常所使用的統(tǒng)計(jì)比較兩個(gè)信號(hào)的方法，用來計(jì)算在系統(tǒng)的輸入波形和輸出波形之間的延時(shí)。
在現(xiàn)在的情況下，所研究的系統(tǒng)是電話線路的回聲路徑，也就是從連接點(diǎn)X通過混合器4到連接點(diǎn)Y，或是從連接點(diǎn)Y通過混合器3到連接點(diǎn)X。
把發(fā)送的信號(hào)和反射的信號(hào)相比較(以相應(yīng)于發(fā)送信號(hào)的幅度進(jìn)行歸一化)，計(jì)算互相關(guān)系數(shù)?；ハ嚓P(guān)系數(shù)的值從-1到1，它描述了兩個(gè)信號(hào)相似的程度。數(shù)值1表示完全相關(guān)，它是在兩個(gè)波形相同時(shí)得到的。數(shù)值-1表示完全的負(fù)的一致，即兩個(gè)信號(hào)除了180°相位倒相外是相同的。人耳對(duì)相位并不靈敏，因此對(duì)現(xiàn)在的目的而言，負(fù)相關(guān)和正相關(guān)一樣重要，因?yàn)槿硕鷮⒍及阉鼈儥z測(cè)為回聲。因此，使用了相關(guān)的絕對(duì)幅度。然后把發(fā)送的信號(hào)延時(shí)一個(gè)單位時(shí)間，再計(jì)算互相關(guān)系數(shù)。當(dāng)延時(shí)的發(fā)送信號(hào)等于反射信號(hào)時(shí)，兩個(gè)信號(hào)之間的匹配(即互相關(guān)系數(shù)的幅度接近于1)就出現(xiàn)。
回聲檢測(cè)器在進(jìn)行互相關(guān)以前預(yù)先處理語音信號(hào)。這就藉選擇包含要進(jìn)行互相關(guān)的語音的信號(hào)段而大大地改善了裝置的準(zhǔn)確度和可靠性。具體地講，由于只分析所選擇的信號(hào)段，這些信號(hào)段可被更詳細(xì)地分析。例如加在發(fā)送信號(hào)上的基本延時(shí)可以以較小的增量來進(jìn)行，改進(jìn)了延時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確度。
為了改進(jìn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和可靠性，對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，以鑒別適合于互相關(guān)的語音段。此預(yù)處理也鑒別講話者的語音的方向，也就是近到遠(yuǎn)還是遠(yuǎn)到近。因?yàn)檎Z音基本上是單方向的通信方法(一個(gè)人講話，另一個(gè)人收聽)，所以監(jiān)測(cè)器6測(cè)量?jī)煞N回聲路徑(X′經(jīng)過混合器4到Y(jié)′和Y′經(jīng)過混合器3到X′)。為了使能進(jìn)行(幾乎)實(shí)時(shí)的測(cè)量，使用并行處理來把回聲路徑劃分成段。
原先的信號(hào)被從監(jiān)測(cè)位置X傳送到數(shù)據(jù)緩存器8，它存儲(chǔ)在以它們測(cè)量信號(hào)時(shí)所使用的時(shí)間長度內(nèi)的來向信號(hào)。進(jìn)到緩存器的數(shù)據(jù)由語音預(yù)處理單元9進(jìn)行監(jiān)測(cè)，它鑒別適合于測(cè)量的信號(hào)段，并向測(cè)量單元10表示在緩存器8中存在有哪些這樣的信號(hào)段。第二數(shù)據(jù)緩存器18和語音預(yù)處理單元19監(jiān)測(cè)通過監(jiān)測(cè)點(diǎn)Y的信號(hào)。
語音預(yù)處理單元9，19的輸出在方向鑒別單元11中被比較。此單元比較信號(hào)的某些特征，例如信號(hào)功率和語音段長度，以便確定哪個(gè)信道正在載送原先的信號(hào)。
測(cè)量單元10使用方向指示單元11和語音預(yù)處理單元9，19的輸出，以選擇其上進(jìn)行互相關(guān)測(cè)量的信道上的來自緩沖器8，19的數(shù)據(jù)。這些測(cè)量的結(jié)果被發(fā)送到后處理單元12，它利用互相關(guān)結(jié)果，以采取適當(dāng)?shù)拇胧?br> 后處理單元12可利用互相關(guān)測(cè)量來產(chǎn)生回聲抵消信號(hào)。這是藉助于分別從緩存器8或18提取輸入信號(hào)，把它衰減和延時(shí)等效于在單元12中所測(cè)量的檢測(cè)的回聲信號(hào)的數(shù)量，以及把相應(yīng)于這一處理的結(jié)果但相位和檢測(cè)的信號(hào)相差180°的信號(hào)分別加到返回路徑15或5而在抵消器7或18中完成的。這樣加上的信號(hào)分別在組合器13，14中與在返回路徑5或15到達(dá)的回聲相合成，以產(chǎn)生零輸出。應(yīng)當(dāng)注意，回聲抵消信號(hào)應(yīng)加在測(cè)量信號(hào)X，Y的下游，以避免回聲抵消信號(hào)本身構(gòu)成在返回路徑上所測(cè)量到的信號(hào)的一部分。
后處理單元12可以產(chǎn)生用于網(wǎng)絡(luò)管理的信息。延時(shí)的長度可被用來結(jié)合呼叫路由的已知情況來鑒別引起回聲的部件，以便允許采取補(bǔ)救措施。另外，呼叫也可被轉(zhuǎn)移到另一個(gè)路由，或被丟棄。
為進(jìn)行單次回聲和延時(shí)測(cè)量所需要的時(shí)間取決于要解決的最大延時(shí)，也就是對(duì)于在檢測(cè)適當(dāng)語音段之后的1秒延時(shí)，花費(fèi)1秒時(shí)間來累積樣本，以及再花費(fèi)一些時(shí)間來進(jìn)行處理。通過合宜的編程，有可能進(jìn)一步減少處理時(shí)間，但最終處理時(shí)間仍取決于要被存儲(chǔ)的對(duì)于回聲路徑所需要的樣本數(shù)。
為了減少處理時(shí)間，還包括設(shè)置測(cè)量范圍的裝置。通過使用這種技術(shù)，可在測(cè)量單元10內(nèi)的幾個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)上同時(shí)運(yùn)行算法，每個(gè)DSP搜索不同的測(cè)量范圍。例如四個(gè)DSP可被用來處理1秒的延時(shí)測(cè)量。每個(gè)DSP搜索回聲路徑的250ms范圍(0-250，250-500，500-750，750-1000)，因此在語音測(cè)量時(shí)的限制因素現(xiàn)在只是250ms。如果算法被用于延時(shí)上限多半不超過60ms的國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，那么范圍可隨之減小。
這種配置非常適合于使相關(guān)能分散在幾個(gè)處理器進(jìn)行的并行處理，這樣就改善了算法的速度/效率。
高級(jí)控制器可通過檢查互相關(guān)系數(shù)確定哪個(gè)DSP給出正確的延時(shí)值。
這種在DSP資源上動(dòng)態(tài)分配算法的技術(shù)增加了在給定時(shí)間周期內(nèi)成功測(cè)量的數(shù)目。
緩沖器8，18被用來存儲(chǔ)在路徑5，15上2Mbit/s信息流中的非壓縮樣本。緩存器使用兩個(gè)指針的FIFO(先進(jìn)先出)緩存器，它具有兩個(gè)標(biāo)記“占滿”和“空閑”。
對(duì)話是由語音突發(fā)和暫停構(gòu)成。語音突發(fā)給出最好的互相關(guān)，因?yàn)橛捎诨芈暵窂降乃p將最大地減小低能量段，例如非話音的和噪聲信號(hào)。因此，重要的是預(yù)處理選擇多半能給出良好的互相關(guān)的信號(hào)段。預(yù)處理單元9，19選擇用于進(jìn)行互相關(guān)的信號(hào)的語音段。
為給出可靠而準(zhǔn)確的互相關(guān)，需要一段最小的信號(hào)段的長度(40ms)。如果使用較長的信號(hào)段，則可進(jìn)一步改善可靠性，盡管在80ms以上這種改善可忽略不計(jì)。然而，如果信號(hào)段具有固定長度，即80ms，那么它只在起始處包含一短語音突發(fā)，信號(hào)段的其余部分是噪聲。如果這一情況出現(xiàn)，則信號(hào)段幾乎很少是互相關(guān)?？勺兊男盘?hào)段長度確保信號(hào)段主要包含語音而不是噪聲。預(yù)處理選擇長度在40和80ms之間的語音段。
因?yàn)閷?duì)話基本上是單方向的(人們互相輪流說話)，所以方向指示單元11可被用來檢測(cè)哪一方在說話。然后計(jì)算對(duì)于哪個(gè)方向的回聲路徑延時(shí)和損耗，即如果在點(diǎn)“X”處檢測(cè)到語音，就計(jì)算回聲路徑“X-4-Y”；相反，如果在點(diǎn)“Y”處檢測(cè)到語音，就計(jì)算回聲路徑“Y-3-X”。如果語音只在一個(gè)方向存在，那么就不可能解決相反方向上的回聲路徑。
通過比較在兩個(gè)信道上的語音段長度，可找到此方向。有最長的語音段的信道被取為入射的語音的信道。
使用標(biāo)準(zhǔn)的互相關(guān)算法來計(jì)算延時(shí)。
如果語音回聲路徑延時(shí)(SEPD)被解出，則給予入射信號(hào)一個(gè)等于SPED的延時(shí)，且由在入射信號(hào)的均方根(rms)和反射信號(hào)的rms之間的差值計(jì)算回聲信號(hào)損耗。
如上所述，在測(cè)量可以被解出以前，需要語音出現(xiàn)在信道上。最小測(cè)量時(shí)間是15秒。這將增加適合的語音段出現(xiàn)在信道上的概率。在15秒內(nèi)多半會(huì)做出幾次測(cè)量，這需要一些裝置來選擇屬于正確的測(cè)量。此方法依賴于兩種處理。首先，互相關(guān)產(chǎn)生相關(guān)系數(shù)值，或可信度因子。如果在信號(hào)被歸一化和適當(dāng)?shù)匮訒r(shí)后信號(hào)完全一致，那么完全一致就產(chǎn)生數(shù)值為1的相關(guān)系數(shù)。由于回聲路徑的損傷，滯后將多半小于1。測(cè)試證明，假如滯后值小于0.5，那么延時(shí)已被正確地計(jì)算。其次，如果產(chǎn)生了幾個(gè)結(jié)果，那么可合理地假定，每次測(cè)量是處在能互相允許的準(zhǔn)確度以內(nèi)。使用了滾動(dòng)平均，這樣如果至少兩個(gè)結(jié)果是處在能互相允許的準(zhǔn)確度以內(nèi)，那么一個(gè)數(shù)值被包括在平均值中。任何錯(cuò)誤的互相關(guān)多半將產(chǎn)生隨機(jī)延時(shí)估算值，因而它將不被包括在平均結(jié)果中。
在上述的實(shí)施例中，互相關(guān)是在時(shí)域中進(jìn)行的。替換地，通過使用快速富立葉變換(FFT)互相關(guān)可在頻域中進(jìn)行。這需要更多的存儲(chǔ)器，但也是更有效的。
用于計(jì)算互相關(guān)的一種簡(jiǎn)單的方法是只使用信號(hào)的符號(hào)位。如果來自原先信號(hào)和反射信號(hào)的樣本具有相同的符號(hào)，那么計(jì)數(shù)器將增量，如果它們具有相反的符號(hào)，則計(jì)數(shù)器將減量。對(duì)于良好的匹配，將找到一個(gè)大的總量，其幅度與樣本長度有關(guān)，而其符號(hào)取決于回聲是同相還是反相。通過使用樣本長度，輸出可被歸一化，給出在一1到+1的范圍內(nèi)的數(shù)值。這種方法不如計(jì)算相關(guān)系數(shù)的其它方法準(zhǔn)確，但對(duì)于低損耗量級(jí)來說，它是合理的準(zhǔn)確的。它具有的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算量不大，因而非常快。這樣的安排適合于較低成本的DSP，它只有有限的處理能力，并被設(shè)計(jì)來運(yùn)行在具有較低的回聲損耗值的電路上。
本方法并不受限于使用語音作為電路激勵(lì)(然而，它對(duì)于語音是最優(yōu)化的)。已有回聲抵消器存在的電路，在正常運(yùn)行時(shí)，將沒有回聲存在。雖然沒有回聲存在，但來回路程的延時(shí)是所要得出的有用測(cè)量。對(duì)于這些電路來說，由信令系統(tǒng)產(chǎn)生的連續(xù)性信號(hào)可被用來完成互相關(guān)。連續(xù)性信號(hào)是一個(gè)在語音路徑上發(fā)送的、從出局的交換機(jī)到把信號(hào)環(huán)路返回的入局的交換機(jī)的單音信號(hào)。這種方法給出了在國際交換局之間的延時(shí)的測(cè)量。各連續(xù)性檢驗(yàn)音信號(hào)是由國際電信聯(lián)盟(ITU-T)信令系統(tǒng)第7號(hào)在振鈴音之前產(chǎn)生的。
本發(fā)明的方法可被應(yīng)用于與話音電話不直接有關(guān)的其它應(yīng)用中，以及在此說明中，術(shù)語“電信鏈路”被用來在廣義上包括從一個(gè)位置載送信號(hào)到另一位置的任何鏈路，不管是交換系統(tǒng)的一部分或?qū)Ｓ面溌贰?br> 本發(fā)明的干擾檢測(cè)系統(tǒng)可被用來提供回聲延時(shí)輸入給回聲損耗計(jì)算器，如現(xiàn)在將要討論的那樣。
在圖3中，延時(shí)的入射信號(hào)28和反射的信號(hào)31被輸入到數(shù)字模擬濾波器(DAF)29。DAF29的輸出在比較器35中與反射的信號(hào)31相比較，以產(chǎn)生輸入到DAF29的誤差信號(hào)33。
通過使用未修改的入射語音23(經(jīng)過大容量延時(shí)裝置22延時(shí)后)和反射的語音30作為輸入，DAF29能夠收斂從而產(chǎn)生回聲路徑的沖擊響應(yīng)。回聲路徑的沖擊響應(yīng)實(shí)際上是回聲路徑的一個(gè)模型，然而所產(chǎn)生的模型并不精確，因?yàn)樗Q于語音的特征。如果使用白噪聲作為DAF的輸入，那么DAF將收斂到它的最佳狀態(tài)。因此，為了改善準(zhǔn)確度和收斂速度，使用線性預(yù)測(cè)單元24來進(jìn)行預(yù)加重形式，以修改送到DAF的延時(shí)入射信號(hào)23和反射信號(hào)30，使信號(hào)“白色化”。延時(shí)的入射信號(hào)在濾波器26中被修改以產(chǎn)生修改的延時(shí)的入射信號(hào)29。同樣地，反射信號(hào)30在濾波器27中被修改以產(chǎn)生修改的反射信號(hào)31。修改的信號(hào)28，31被用作為到DAF29的輸入。
語音信號(hào)由話音段和非話音段構(gòu)成。相對(duì)于在非話音段中的低能量的像噪聲一樣的樣本來說，話音段的能量高并且樣本是自相關(guān)的。這些特性導(dǎo)致了DAF所使用的LMS(最小均方)算法的很差的收斂速率。因?yàn)榉窃捯舳文芰康停运鼈円子谝蚧芈暵窂皆肼暥儔?，因而高能量的話音段的特性已被利用來改進(jìn)LMS算法的性能。為了做到這一點(diǎn)，延時(shí)的入射信號(hào)被加到LPC(線性預(yù)測(cè)編碼)分析單元24，它得出具有類似于入射信號(hào)頻譜的頻率響應(yīng)的濾波器H(z)的系數(shù)。這樣的分析在技術(shù)上是熟知的。實(shí)際上，它產(chǎn)生一系列系數(shù)，當(dāng)把它們加到白色噪聲上時(shí)，它們重現(xiàn)被模仿的話音聲音。以這樣方法，它們就通過講話者的肺和氣管仿真了聲道對(duì)于輸入到其中的基本上的白色噪聲的影響。通過應(yīng)用濾波器26，27中這個(gè)頻響的倒數(shù)函數(shù)1/H(z)，在能量上相應(yīng)于原先信號(hào)的偽白色噪聲可被產(chǎn)生。
線性預(yù)測(cè)單元24從延時(shí)的入射語音信號(hào)23接收輸入。由單元24產(chǎn)生的序列H(z)作為輸出25被發(fā)送到濾波器26，27，它們把序列H(z)的倒數(shù)加到延時(shí)的入射信號(hào)23和反射信號(hào)30，分別產(chǎn)生修改的輸出28，31。
由緩存器22強(qiáng)加的延時(shí)由上述的相關(guān)技術(shù)決定，及此延時(shí)借助于可變延時(shí)緩存器22被加到信號(hào)21上，以使DAF29置在延時(shí)回聲路徑的中心。然后，DAF29將在回聲路徑上收斂。
如果延時(shí)周期以這樣方式被確定，那么DAF29可被置在回聲路徑的中心，因而需要濾波器具有比起如果由緩存器22施加的延時(shí)只是一個(gè)估計(jì)值時(shí)短得多的長度。
因?yàn)榛芈暱沙霈F(xiàn)在兩個(gè)信道或其中的任一個(gè)信道，因此希望在雙向電信鏈路的兩個(gè)信道上對(duì)回聲進(jìn)行測(cè)試。所以必須鑒別入射信號(hào)要在哪一個(gè)信道上被發(fā)現(xiàn)，以便使正確的信號(hào)被延時(shí)。不使用在零和預(yù)定最大值之間可變的延時(shí)周期來運(yùn)行，而采用可在最大值的負(fù)值和正值之間改變的周期。
然而，因?yàn)檫@會(huì)需要延時(shí)的正值和負(fù)值都被測(cè)試，所以這使得可被測(cè)試的不同大小的延時(shí)周期數(shù)減半。替代地，在優(yōu)選的設(shè)備中，當(dāng)前載送入射信號(hào)的信道在預(yù)定特征級(jí)中被識(shí)別。在大多數(shù)情況下，雙向話音鏈路是由兩個(gè)講話者輪流使用的。因此有可能鑒別當(dāng)前是兩個(gè)信道中的哪個(gè)信道在使用，并且只監(jiān)測(cè)回聲的返回信道。這可藉助于鑒別兩個(gè)信道中的哪個(gè)信道上出現(xiàn)最強(qiáng)的信號(hào)來完成。此信道被鑒別為“入射”信道，因而另一個(gè)信道就是“反射”信道。
在圖3的實(shí)施例中，語音分類是通過話音活動(dòng)檢測(cè)器11來實(shí)現(xiàn)的。檢測(cè)器11鑒別在兩個(gè)信道中的哪個(gè)信道上找到最強(qiáng)的信道，并且控制開關(guān)36，37。開關(guān)36被用來在檢測(cè)器11的控制下提供信道X或信道Y給輸入21。類似地，開關(guān)37被用來也在檢測(cè)器11的控制下提供信道X或信道Y給輸入30。檢測(cè)器11按這樣提供輸出，使得當(dāng)開關(guān)36被設(shè)置到信道X時(shí)，開關(guān)37被設(shè)置到信道Y，或者反過來。
權(quán)利要求
1.一種用于具有分開的第一和第二信道的電信鏈路的干擾檢測(cè)系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括用于監(jiān)測(cè)在第一信道上行進(jìn)的信號(hào)的第一監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)在第二信道上行進(jìn)的信號(hào)的第二監(jiān)測(cè)裝置，以及包括比較裝置，用于比較在一個(gè)或多個(gè)延時(shí)周期內(nèi)由第一和第二檢測(cè)裝置所監(jiān)測(cè)的信號(hào)，以便鑒別在信道之間的干擾的存在，其中比較裝置被安排來鑒別由第一和第二監(jiān)測(cè)裝置所監(jiān)測(cè)的信號(hào)之間的互相關(guān)。
2.按照權(quán)利要求1的干擾檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，其中第一監(jiān)測(cè)裝置包括用于檢測(cè)和選擇在第一信道上的具有預(yù)定特征的信號(hào)段的裝置，以及比較裝置被安排來鑒別在這樣的特征的信號(hào)段和由第二監(jiān)測(cè)裝置所監(jiān)測(cè)的信號(hào)之間的互相關(guān)，所選擇的信號(hào)段的長度相應(yīng)于預(yù)定特征的持續(xù)時(shí)間。
3.按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征在于，其中選擇裝置被安排來選擇部分信號(hào)，使其鑒別特征的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)定的最小值。
4.按照任何前述權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于，其中比較裝置包括多個(gè)互相關(guān)裝置，每個(gè)互相關(guān)裝置對(duì)于不同的延時(shí)周期執(zhí)行互相關(guān)；和延時(shí)測(cè)量裝置，用于從互相關(guān)裝置的輸出來確定干擾信號(hào)中的延時(shí)大小。
5.按照權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于從由延時(shí)測(cè)量裝置得出其互相之間的差值小于預(yù)定值的預(yù)定數(shù)目的測(cè)量值來確定滾動(dòng)平均的裝置。
6.按照權(quán)利要求2到5中任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于，包括語音方向測(cè)定裝置，它包括用于測(cè)定在哪個(gè)信道上出現(xiàn)具有被監(jiān)測(cè)的特性的最長信號(hào)段的裝置。
7.按照任何前述權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于把回聲延時(shí)信號(hào)引入到回聲損耗計(jì)算裝置的裝置。
8.按照任何前述權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于把抵消信號(hào)引入到第二信道的裝置。
9.一種網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)用于把抵消信號(hào)引入到檢測(cè)干擾的信道中的裝置；按照權(quán)利要求1到7的任一項(xiàng)的多個(gè)干擾檢測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)干擾檢測(cè)系統(tǒng)與各自的信道對(duì)有關(guān)；以及用于響應(yīng)于由各個(gè)檢測(cè)裝置在信道上檢測(cè)到的干擾而選擇與抵消裝置有關(guān)的信道的裝置。
10.包括按照權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)的干擾檢測(cè)系統(tǒng)在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，其特征在于，包括用于從系統(tǒng)所測(cè)量的延時(shí)識(shí)別產(chǎn)生干擾的網(wǎng)絡(luò)單元的裝置。
11.具有多個(gè)通信信道和按照任何前述權(quán)利要求的干擾檢測(cè)系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，其特征在于，干擾檢測(cè)系統(tǒng)的第一和第二監(jiān)測(cè)裝置被安排來監(jiān)測(cè)一對(duì)或多對(duì)通信信道。
12.按照權(quán)利要求11的通信系統(tǒng)，其特征在于，其中每對(duì)信道包括一個(gè)雙向通信鏈路，該系統(tǒng)被安排來檢測(cè)回聲。
13.一種檢測(cè)在具有第一和第二信道的電信鏈路的信道之間的干擾的方法，包括以下步驟監(jiān)測(cè)在第一信道上行進(jìn)的信號(hào)，監(jiān)測(cè)在第二信道上行進(jìn)的信號(hào)，以及比較在一個(gè)或多個(gè)延時(shí)周期內(nèi)的信號(hào)以便鑒別在信道之間的干擾的存在，其中此方法包括鑒別由第一和第二信道所載送的信號(hào)之間的互相關(guān)。
14.按照權(quán)利要求13的方法，其特征在于，包括進(jìn)一步的步驟檢測(cè)在第一信道上的具有預(yù)定特征的信號(hào)，選擇具有所述特征的信號(hào)段，以及鑒別在這樣的特征的信號(hào)段與由第二信道載送的信號(hào)之間的互相關(guān)，所選擇的信號(hào)段的長度相應(yīng)于預(yù)定特征的持續(xù)時(shí)間。
15.按照權(quán)利要求14的方法，其特征在于，其中所選擇的信號(hào)段具有比預(yù)定最小值大的持續(xù)時(shí)間。
16.按照權(quán)利要求13到15中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，其中在多個(gè)延時(shí)周期內(nèi)執(zhí)行互相關(guān)，以確定延時(shí)的大小。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，其中記錄所測(cè)定的延時(shí)的滾動(dòng)平均，此平均是從其互相之間的差值小于預(yù)定值的預(yù)定數(shù)目的延時(shí)測(cè)量值來計(jì)算的。
18.按照權(quán)利要求14到17中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，其中對(duì)原先的語音信號(hào)要被監(jiān)測(cè)的信道，通過監(jiān)測(cè)對(duì)于具有預(yù)定特征的信號(hào)的兩個(gè)信道以及測(cè)定在哪個(gè)信道上出現(xiàn)具有預(yù)定特征的最長信號(hào)段，從而予以鑒別。
19.測(cè)量回聲路徑損耗的方法，其特征在于，其中回聲延時(shí)按照權(quán)利要求13到18中任一項(xiàng)的方法被測(cè)定。
20.一種干擾抵消的方法，其特征在于，包括藉權(quán)利要求13到19中任一項(xiàng)的方法檢測(cè)干擾，以及把與在第一信道上檢測(cè)的并且具有和所檢測(cè)的干擾信號(hào)同樣的延時(shí)和衰減的信號(hào)互補(bǔ)的信號(hào)加到第二信道。
21.一種在包括多個(gè)信道對(duì)的電信系統(tǒng)中的干擾抵消的方法，其特征在于，包括藉權(quán)利要求14到20中任一項(xiàng)的方法監(jiān)測(cè)對(duì)于每個(gè)信道對(duì)的干擾和選擇具有最強(qiáng)干擾信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)信道對(duì)，以及把與在第一信道上檢測(cè)的并且具有和所檢測(cè)的干擾信號(hào)同樣的延時(shí)和衰減的信號(hào)互補(bǔ)的信號(hào)加到該信道對(duì)或每個(gè)這樣的信道對(duì)中的第二信道。
22.一種監(jiān)測(cè)電信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于，包括藉權(quán)利要求13到21中任一項(xiàng)的方法檢測(cè)干擾的存在，以及從這樣測(cè)量的延時(shí)確定造成干擾的網(wǎng)絡(luò)單元的位置。
23.按照權(quán)利要求13到22中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，其中兩個(gè)信道構(gòu)成一雙向通信鏈路，此方法是這樣的，即在第二信道上所檢測(cè)的干擾是在第一信道上的信號(hào)的回聲。
24.一種基本上如在此參照附圖所描述的那樣的干擾檢測(cè)系統(tǒng)。
25.一種基本上如在此參照附圖所描述的那樣的檢測(cè)干擾的方法。
全文摘要
回聲檢測(cè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(8，18)，用于分別存儲(chǔ)來自上行和下行信道(5，15)的信號(hào)。信號(hào)經(jīng)受預(yù)處理(9，19)，以便鑒別語音的信號(hào)形式特征，以及只當(dāng)這樣的特征被檢測(cè)時(shí)才指令測(cè)量單元(10)藉使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(8，18)中的信號(hào)之間的互相關(guān)技術(shù)來實(shí)行比較。這就減小了所需要的處理能力和提高了相關(guān)的準(zhǔn)確度。并行處理技術(shù)允許檢測(cè)具有更長延時(shí)周期的回聲。測(cè)量結(jié)果被用來產(chǎn)生回聲抵消信息號(hào)(單元7，17)。
文檔編號(hào)H04B3/20GK1163026SQ9519615
公開日1997年10月22日 申請(qǐng)日期1995年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月10日
發(fā)明者D·M·特拉爾, P·J·謝帕特, 白健雄, S·米勒 申請(qǐng)人:英國電訊公司